Vier häufige Arten von 3D-Vision

Während die 3D-Bildtechnologie weiterentwickelt wird, sind verschiedene Lösungen entstanden, um unterschiedliche industrielle und kommerzielle Anforderungen zu erfüllen. In diesem Artikel untersucht HIFLY vier verbreitete 3D-Bildtechnologien, indem ihre Funktionsprinzipien, Vorteile, Einschränkungen und typischen Anwendungsszenarien analysiert werden.

1. Binäres Vision-Kamera

Ähnlich wie beim menschlichen Binärsichtssystem verwenden stereoskopische Systeme zwei kantige Kameras, um Bilder aus leicht unterschiedlichen Perspektiven aufzunehmen. Durch Berechnung der Pixelverschiebung (Disparität) zwischen den beiden Bildern kann das System Tiefeninformationen schätzen und 3D-Modelle rekonstruieren.

Vorteile:

Kostengünstige Hardware-Konfiguration

Einfache Systemarchitektur

Einfache Implementierung und Bedienung
Einschränkungen:

Begrenzte Genauigkeit (typischerweise auf Millimeter-Niveau)

Unzureichend für hochpräzise industrielle Anwendungen
Anwendungen: Grundlegende Objekterkennung, autonome Fahrzeugnavigation und konsumgüterorientiertes Tiefenmessung.

2. Laser-Linien-Profilometer

Dieses System kombiniert einen Laserlinienprojektor mit einer in einem festen Winkel positionierten Kamera. Während der Laserschritt über ein sich bewegendes Objekt scannt, erfasst die Kamera Verformungen in der projizierten Linie, um 3D-Punktwolken zu generieren.

Vorteile:

Ausgezeichnete Z-Achsen-Genauigkeit (auf Submikron-Ebene)

XY-Achsen-Genauigkeit im Bereich von einigen Mikrometern

Ideal für Flachheitsmessungen/Hochpräzisions-Höhenumessungen
Einschränkungen:

Erfordert koordinierte mechanische Bewegung

Die Leistung verschlechtert sich bei reflektierenden Oberflächen.
Industrielle Dominanz: Aktuell die am weitesten verbreitete 3D-Sehlösung in der Fertigung für Qualitätskontrolle und dimensionsgerechte Verifizierung.

3. Strukturierte Licht 3D-Kamera

Diese Technologie projiziert codierte Lichtmuster (Gitter oder Punktmuster) auf Ziele. Eine oder mehrere Kameras analysieren anschließend die durch Objektoberflächen verursachten verzerrten Muster, um 3D-Koordinaten zu berechnen.

Vorteile:

Berührungslose Messung

Fähigkeit zur bewegungslosen Scanung

Mikroebene Genauigkeit in kleinen Sichtfeldern

Effektiv bei großen Anwendungen
Einschränkungen:

Höhere Gerätekosten

Empfindlich gegenüber Störlicht aus der Umgebung
Hauptanwendung: 3D zufälliges Greifen

4. Time-of-Flight (ToF) LaserScanner

ToF-Systeme messen die Hin- und Rücklaufzeit von Infrarot-Laserpulsen, um Entfernungen zu berechnen. Diese direkte Laufzeitmessung ermöglicht eine Echtzeit-3D-Kartierung.

Vorteile:

Herausragende Echtzeitleistung

Vollständige Tiefenwerterfassung

Kompaktes Systemdesign
Einschränkungen:

Begrenzte Messgenauigkeit

Anfällig gegen Mehrwegstörungen
Handelspräsenz: Breit verwendet in der Verbraucherelektronik (VR/AR), Sicherheitssystemen und medizinischen Bildgebung. Industrielle Anwendungen sind hauptsächlich auf Hindernisvermeidung und grundlegende Navigation bei AGVs beschränkt.

Technologie-Vergleichs- und Auswahlleitfaden
Jede Technologie leistet sich in spezifischen Szenarien hervor:

Kostensensible Anwendungen: STEREO-VISION

Anforderungen an ultrahohen Präzision: Laserlinien-Profilierung

Komplexes Oberflächen-Scanning: STRUKTURIERTES LICHT

Echtzeit-dynamisches Sensing: ToF-Systeme